论文部分内容阅读
为了筛选耐高温的水稻种质资源用于水稻育种研究,本研究对来自不同国家和地区的95份爪哇稻材料在抽穗扬花期进行高温胁迫试验,通过人工气候室和田间分期播种试验相结合的方法筛选到一批耐热能力较好的种质资源。同时,还考察了高温胁迫对耐高温能力不同的爪哇稻在花器官及生理生化特性方面的影响。结果如下:
1、通过人工气候室鉴定和分期播种试验,对95份爪哇稻进行抽穗开花期耐高温特性评价。以综合结实率为指标,通过聚类分析将95份爪哇稻分为耐高温能力不同的3类。综合考虑大田分期播种的结实率和人工气候室鉴定结果,筛选出耐高温材料IRAT109(IRRI编号38563)、260(IRRI编号14888)和L4-34(IRRI编号13403),它们可用于水稻耐高温新品种的选育及耐热性遗传研究。
2、对95份爪哇稻分8期播种,考察了株高、穗长、单株穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重、结实率和播始历期共8个农艺性状。以超级稻Y两优1号为模型构建的理想品种的农艺性状值为参考序列,利用灰色关联模型,求得理想品种与各爪哇稻的关联度系数,根据关联度系数大小对爪哇稻材料排序。结果表明,爪哇稻各农艺性状既受自身遗传背景的影响,也受外部环境因素的影响,但每个性状受环境因素影响的程度不同。爪哇稻各农艺性状间的密切程度不同,要想提高爪哇稻的结实率,应注重筛选每穗实粒数和单株穗数较高的材料。应用灰色关联度分析法筛选出LABELLE-2、IR71217-24-1-2、IAPAR9、MUAT MENIA16238、C711098、IRAT109、MD762、MD756和PANTIA等综合性状较好的爪哇稻材料。
3、以IRAT109、L4-34和香爪089为材料,研究高温胁迫对耐高温能力不同的爪哇稻材料花器官的影响。研究结果表明:高温胁迫下水稻花药长度、花药宽度、柱头长度与常温下相比没有显著变化,但花药基孔和项孔长度和面积在高温胁迫后有变大的趋势,耐高温能力不同的爪哇稻材料花药基孔和顶孔的面积大小不同,耐高温的材料具有相对较大的基孔面积而高温敏感材料具有相对较大的顶孔面积。高温胁迫降低了柱头上花粉粒的数量及萌发的花粉粒数量,进而造成结实率降低,但高温胁迫对耐高温爪哇稻材料的影响要小于热敏感材料。耐高温爪哇稻的耐高温能力不仅表现为高温胁迫下生理反应上的耐受性,其自身的形态结构也是耐高温的基础之一。
4、以耐热材料IRAT109和热敏感材料19D为试验材料,研究了高温胁迫对耐高温能力不同的两个爪哇稻光合特性和渗透调节物质的影响。试验结果显示,高温胁迫引起爪哇稻气孔导度下降,胞间C02浓度升高,叶绿素含量降低,最终导致净光合速率下降,但耐热材料IRAT109与热敏感材料19D相比仍能维持较高的光合作用。同时,高温胁迫造成爪哇稻可溶性糖、可溶性蛋白含量降低,热稳定蛋白和脯氨酸含量升高。耐热材料IRAT109在高温胁迫过程中可溶性糖和可溶性蛋白的下降幅度小于热敏感材料19D,热稳定蛋白和脯氨酸含量的上升水平高于热敏感材料19D。耐热爪哇稻材料在高温胁迫下维持较高的光合特性和较高的渗透调节物质含量是其耐热的生理基础。
5、以IRAT109和19D为材料,对高温胁迫过程中爪哇稻剑叶抗氧化酶类活性和膜通透性进行了研究。结果表明,爪哇稻剑叶中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性在耐高温特性不同的两个材料中具有不同的变化趋势,在耐热材料IRAT109中,SOD和POD活性在高温胁迫过程中一直升高,但在热敏感材料19D中则表现为先升高后降低。过氧化氢酶(CAT)活性在高温处理过程中都表现为下降的趋势,热敏感材料19D的下降幅度要大于耐热材料IRAT109。谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性在高温胁迫下呈现出上升的变化趋势,且热敏感材料19D的上升幅度大于耐热材料IRAT109。丙二醛(MDA)和叶片相对电导率在高温处理过程中一直处于增加状态,耐热材料IRAT109的增加幅度小于热敏感材料19D。推测耐热材料IRAT109的耐高温原因可能是由于产生较少的活性氧,且具有较高的抗氧化酶活性来高效地清除活性氧。